KR20210063640A - 교정 치료를 위한 이상적인 악궁 라인 생성 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

교정 치료를 위한 이상적인 악궁 라인 생성 방법 및 시스템이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른, 교정 치료를 위한 이상적인 악궁 라인 생성 방법은 악궁 라인 생성 시스템에 포함된 프로세서에 의해 수행되고, 환자의 3차원 구강 스캔 데이터 및 CBCT(Cone Beam Computed Tomography) 데이터를 이용하여 바운딩 박스(Bounding box)를 생성하는 단계; 상기 3차원 구강 스캔 데이터로부터 치축을 결정하는 단계; 상기 CBCT 데이터로부터 치관 및 치근을 추출하는 단계; 상기 치관 및 치근을 이용하여 상기 치축을 수정하는 단계; 및 상기 수정된 치축을 이용하여 교정 치료의 기준이 되는 이상적인 악궁 라인을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

교정 치료를 위한 이상적인 악궁 라인 생성 방법 및 시스템{method and Apparatus for generating Ideal arch for orthodontic treatment}
본 발명은 교정 치료를 위한 악궁 라인 생성 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 환자의 3차원 구강 스캔 데이터 및 CBCT 데이터를 이용하여 악궁 라인을 생성하는 기술에 관한 것이다.
종래의 CAD S/W를 이용한 악궁 라인을 생성하는 방법은 악궁 라인 탬플릿(Template)들 중 하나를 선택하여 생성하거나, 사용자가 직접 환자의 치아 표면에 기준점을 설정하여 수동으로 생성한다.
기존의 악궁 라인 탬플릿 중 하나를 선택하는 방법은 환자의 치아에 최적화된 악궁 라인과 기존의 악궁 라인 탬플릿 간의 차이에 의하여 교정 치료에 악영향을 미칠 가능성이 있었다. 또한, 사용자가 수동으로 악궁 라인을 생성하는 방법은 사용자가 치아의 표면에 일정한 기준으로 반복적으로 기준점을 설정하는 작업 단계에서 오차가 발생하여 이 역시 치아교정치료 예후를 악화시킬 수 있는 문제점을 가진다.
따라서, 일관되고 신뢰할 수 있는 악궁 라인을 생성 방법에 관한 기술이 요구된다.
본 발명은 환자의 3차원 구강 스캔 데이터 및 CBCT 데이터를 이용하여 환자의 교정 치료를 위한 악궁 라인을 제공하는 방법 및 시스템을 제공한다. 환자의 교정 치료를 위한 치아 교정 모델 생성 과정에서 일관되고 신뢰할 수 있는 악궁 라인 생성 방법 및 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 CBCT 데이터를 이용하기 때문에 치아가 이동할 수 있는 영역을 고려할 수 있고, 3차원 구강 스캔 데이터에 기반하여 환자에게 적합한 이상적인 악궁 라인을 생성하는 방법 및 시스템을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른, 교정 치료를 위한 이상적인 악궁 라인 생성 방법은 악궁 라인 생성 시스템에 포함된 프로세서에 의해 수행되고, 환자의 3차원 구강 스캔 데이터 및 CBCT(Cone Beam Computed Tomography) 데이터를 이용하여 바운딩 박스(Bounding box)를 생성하는 단계; 상기 3차원 구강 스캔 데이터로부터 치축을 결정하는 단계; 상기 CBCT 데이터로부터 치조골 영역과 연관된 정보를 추출하는 단계; 상기 치조골 영역과 연관된 정보를 이용하여 상기 치축을 수정하는 단계; 및 상기 수정된 치축을 이용하여 교정 치료의 기준이 되는 이상적인 악궁 라인을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 바운딩 박스를 생성하는 단계는 상기 3차원 구강 스캔 데이터에서 환자의 치아에 대응하는 3차원 객체를 생성하고, 상기 3차원 객체 및 CBCT 데이터에서 추출한 치근 데이터를 병합하여 상기 치아를 둘러싸는 바운딩 박스를 생성할 수 있다.
상기 바운딩 박스를 생성하고 치축을 결정하는 단계는 상기 3차원 구강 스캔 데이터에서 치관의 중간 높이에 있는 단면의 중앙과 치근의 중간 높이에 있는 단면의 중앙을 연결한 선을 각 치아의 치축으로 결정할 수 있다.
상기 치축을 수정하는 단계는 상기 치조골 영역에 대한 정보를 이용하여 상기 치아의 앵귤레이션(Angulation) 및 토크(Torque)를 계산하는 단계; 및 상기 앵귤레이션 및 토크에 따라 상기 치축을 회전하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 치축을 수정하는 단계는 상기 결정된 치축 및 상기 바운딩 박스를 이용하여 치관의 협면 중심접선을 추출하는 단계; 및 상기 치관의 협면 중심접선 및 상기 치조골 영역과 연관된 정보를 이용하여 상기 치축을 회전하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 치축을 회전하는 단계는 상기 치조골 영역에 대한 정보를 이용하여 상기 치아의 앵귤레이션(Angulation) 및 토크(Torque)를 계산하는 단계; 및 상기 앵귤레이션 및 토크에 따라 상기 협면 중심접선을 회전하고, 상기 회전된 협면 중심접선에 따라 상기 치축을 회전하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 악궁 라인을 생성하는 단계는 상기 수정된 치축과 상기 바운딩 박스의 상단면이 만나는 점을 연결하여 악궁 라인을 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른, 교정 치료를 위한 이상적인 악궁 라인을 생성하는 시스템은 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 환자의 3차원 구강 스캔 데이터 및 CBCT(Cone Beam Computed Tomography) 데이터를 이용하여 바운딩 박스(Bounding box)를 생성하고, 상기 3차원 구강 스캔 데이터로부터 치축을 결정하고, 상기 CBCT 데이터로부터 치조골 영역과 연관된 정보를 추출하고, 상기 치조골 영역과 연관된 정보를 이용하여 상기 치축을 수정하고, 상기 수정된 치축을 이용하여 교정 치료의 기준이 되는 이상적인 악궁 라인을 생성할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 3차원 구강 스캔 데이터에서 환자의 치아에 대응하는 3차원 객체를 생성하고, 상기 3차원 객체 및 CBCT 데이터에서 추출한 치근 데이터를 병합하여 상기 치아를 둘러싸는 바운딩 박스를 생성할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 3차원 구강 스캔 데이터에서 치관의 중간 높이에 있는 단면의 중앙과 치근의 중간 높이에 있는 단면의 중앙을 연결한 선을 각 치아의 치축으로 결정할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 치조골 영역에 대한 정보를 이용하여 상기 치아의 앵귤레이션(Angulation) 및 토크(Torque)를 계산하고, 상기 앵귤레이션 및 토크에 따라 상기 치축을 회전할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 결정된 치축 및 상기 바운딩 박스를 이용하여 치관의 협면 중심접선을 추출하고, 상기 치관의 협면 중심접선 및 상기 치조골 영역과 연관된 정보를 이용하여 상기 치축을 회전할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 치조골 영역에 대한 정보를 이용하여 상기 치아의 앵귤레이션(Angulation) 및 토크(Torque)를 계산하고, 상기 앵귤레이션 및 토크에 따라 상기 협면 중심접선을 회전하고, 상기 회전된 협면 중심접선에 따라 상기 치축을 회전할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 수정된 치축과 상기 바운딩 박스의 상단면이 만나는 점을 연결하여 악궁 라인을 생성할 수 있다.
본 발명은 환자의 3차원 구강 스캔 정보를 이용하여 환자에 최적화된 악궁 라인을 제공함으로써, 환자 교정 치료를 위한 치아 교정 모델 생성 과정에서 일관되고 신뢰할 수 있는 교정 치료 셋업 기준을 제공하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 환자의 3차원 구강 스캔 정보를 악궁 라인을 생성하기 위한 기준점을 사용자에게 제시하고, 사용자가 보정한 기준점에 따라 악궁 라인을 생성함으로써, 악궁 라인의 생성에 소요되는 시간을 감소시키고, 악궁 라인 생성 작업의 효율을 증가시키는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 악궁 라인 생성 시스템의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 악궁 라인 생성 방법의 플로우 차트를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 환자의 CBCT 데이터를 통해 얻은 치조골 단면의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 환자의 3차원 구강 스캔 데이터를 통해 치축을 결정하는 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 환자의 3차원 구강 스캔 데이터를 통해 치관의 협면 중심접선을 추출하는 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 환자의 CBCT 데이터를 통해 얻은 치조골 단면에 치관의 협면 중심접선의 회전 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 각 치아의 앵귤레이션 및 토크에 따라 치관의 협면 중심접선을 회전하는 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 하악 치아의 교합 평면을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 환자의 3차원 구강 스캔 데이터에서 각 치아의 기준점을 표시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 교정을 위한 이상적인 악궁 라인을 도시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 악궁 라인 생성 시스템의 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 악궁 라인 생성 시스템(101)은 환자의 비뚤어진 치아의 위치 및 각도를 교정하기 위해 기준이 되는 이상적인 악궁 라인(ideal arch)을 생성한다. 악궁 라인 생성 시스템(101)은 환자의 3차원 구강 스캔 데이터 및 CBCT(Cone Beam Computed Tomography) 데이터를 수신한다.
악궁 라인 생성 시스템(101)은 환자의 3차원 구강 스캔 데이터 및 CBCT 데이터를 이용하여 환자의 치아 상태에 적합한 이상적인 악궁 라인을 생성한다. 악궁 라인 생성 시스템(101)은 프로세서를 포함하며, 프로세서는 본 발명의 악궁 라인 생성 방법을 수행한다.
악궁 라인 생성 시스템(101)은 치아 교정 모델 생성 장치 또는 치아 교정 모델 셋업 장치에 포함될 수 있다. 이때, 치아 교정 모델 생성 장치 또는 치아 교정 모델 셋업 장치는 악궁 라인 생성 시스템(101)이 생성한 악궁 라인을 이용하여 최종 치아 교정 모델을 결정할 수 있다.
악궁 라인 생성 시스템(101)은 3차원 구강 스캔 데이터 및 CBCT 데이터를 이용하여 각각의 치아를 둘러싸는 바운딩 박스(Bounding box)를 생성한다. 바운딩 박스는 3차원 구강 스캔 데이터를 이용하여 만들어진 치아들 각각의 3차원 객체로부터 생성될 수 있다. 바운딩 박스는 각각의 치아에 대응하는 3차원 객체를 둘러싸는 최소한의 직육면체를 의미한다.
악궁 라인 생성 시스템(101)은 환자의 3차원 구강 스캔 데이터에서 교정 치료 전의 치아 및 치아의 치은 부위를 분리하여 추출할 수 있다. 악궁 라인 생성 시스템(101)은 환자의 CBCT 데이터에서 교정 전 치아의 치근을 분리하여 추출할 수 있다.
악궁 라인 생성 시스템(101)은 환자의 CBCT 데이터에서 추출한 치근 및 치관과 환자의 3차원 구강 스캔 데이터에서 추출한 치관을 병합한다. 악궁 라인 생성 시스템(101)은 병합된 결과에서 각각의 치아에 바운딩 박스를 생성한다.
구체적으로, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 치아들 각각의 교합면 방향과 중심선(Midsagittal line), 및 치은선(Gingival line)의 방향에 따라 바운딩 박스의 장축 방향 및 순 방향을 결정할 수 있다. 치아의 바운딩박스의 장축 방향은 치관 1/2 부분의 단면 중앙과 치근 1/2 부분의 단면 중앙을 연결 한 선을 기준으로 결정된다.
악궁 라인 생성 시스템(101)은 각 치아에 대해 장축 방향 및 순 방향을 기준으로 치아의 겉 표면이 닿는 직육면체를 생성하여 바운딩 박스를 생성한다.
악궁 라인 생성 시스템(101)은 바운딩 박스를 이용하여 각각의 치아 마다 근원심폭경(Mesiodistal diameter)을 측정할 수 있다. 치아들 각각의 근원심폭경의 합이 고려되지 않고 악궁 라인이 생성될 경우, 치아가 배치될 공간인 악궁 라인의 곡선 길이와 치아들의 근원심폭경의 합 간의 차이에 의하여 치아 교정 모델에 오류가 발생할 수 있다.
따라서, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 바운딩 박스를 통해 측정한 근원심폭경의 합을 고려하여 악궁 라인을 생성한다.
또한, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 수신한 3차원 구강 스캔 데이터로부터 각 치아마다 치축(long axis)을 결정한다. 치축은 치관의 중간 높이에 있는 단면의 중앙과 치근의 중간 높이에 있는 단면의 중앙을 연결한 선이 각 치아의 치축으로 결정된다. 여기서 중간 높이란 전체 높이에서 1/2을 의미할 수 있다. 결정된 치축은 환자의 CBCT 데이터를 분석한 결과에 따라 수정되어 악궁 생성에 이용된다.
환자의 CBCT 데이터는 치아의 뿌리가 매식되어 있는 상악 치조골 및 하악 치조골의 단면 데이터를 포함하고 있다. 치조골 단면은 상악 및 하악의 중절치 임상 치은선과 좌측 및 우측 임상 치은선을 포함하는 평면의 위치를 의미한다. 치조골은 치아의 뿌리인 치근이 위치하는 영역으로, 교정 치료를 위한 치아 셋업 과정시에 치아가 교정으로 이동할 수 있는 영역을 결정하는 데 이용된다.
악궁 라인 생성 시스템(101)은 치조골 영역과 연관된 정보를 이용하여 치축을 수정하고, 수정된 치축을 이용하여 교정 치료의 기준이 되는 이상적인 악궁 라인을 생성한다.
구체적으로, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 치아가 매식 되어있는 치조골이 교정 이후의 치아를 수용할 수 있는지 여부를 판단하기 위해 환자의 CBCT 데이터에서 띠의 형태인 치조골의 치근 위치 가능 영역(root position boundary)의 순측 끝선과 설측 끝선의 중앙을 지나는 치조골 아치 라인을 생성한다. 치근 위치 가능 영역은 CBCT 데이터에서 교합면 방향으로 치경선의 레벨 단면을 볼 때 나타나는 치조골의 순부터 설까지 폭을 가진 띠 모양의 영역을 의미한다.
악궁 라인 생성 시스템(101)은 각 치아의 임상 치은선의 중점을 치조골 아치 라인에 배열한다. 악궁 라인 생성 시스템(101)은 치조골 아치라인에 배열한 각 치아 임상 치은선 중점으로부터 치관 방향으로 각 치아의 임상치관 길이만큼의 선을 생성한다. 악궁 라인 생성 시스템(101)은 이 선을 이용하여 치가 각각의 3차원 각도를 계산하고, 악궁 라인에서 각 치아의 치관 끝부분의 위치를 결정할 수 있다.
또한, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 결정된 치축 및 상기 바운딩 박스를 이용하여 치관의 협면 중심접선(Facial Axis of the Clinical Crown, FACC) 및 협면 중심점(Facial Axis Point, FA Point)를 추출한다. 여기서, 치관의 협면 중심접선은 치아 정면에서 바라본 중심 점을 수직으로 지나는 선이다.
악궁 라인 생성 시스템(101)은 각 치아에 대하여 Andrew’s 6Key for normal Occlusion 이론에서 정의한 앵귤레이션(Angulation) 및 토크(Torque)를 계산한다. 구체적으로, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 악궁 라인이 지나는 평면에서 각 치아의 FACC를 순-설 방향의 각도, 근-원심 방향의 각도를 계산함으로써 앵귤레이션 및 토크를 결정할 수 있다. 악궁 라인 생성 시스템(101)은 추출한 FACC가 계산한 앵귤레이션 및 토크에 만족하도록 각 치아의 FACC를 회전한다.
악궁 라인 생성 시스템(101)은 회전한 FACC에 따라 각 치아의 치축을 회전한다. 악궁 라인 생성 시스템(101)은 회전된 치축과 바운딩 박스의 상단면이 만나는 점을 연결하여 교정 치료의 기준이 되는 이상적인 악궁 라인을 생성한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 악궁 라인 생성 방법의 플로우 차트를 도시한 도면이다.
단계(201)에서, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 환자의 3차원 구강 스캔 데이터 및 CBCT 데이터를 이용하여 바운딩 박스(Bounding box)를 생성한다. 악궁 라인 생성 시스템(101)은 환자의 3차원 구강 스캔 데이터 및 CBCT 데이터를 수신하고 이를 이용하여 바운딩 박스(Bounding box)를 생성한다.
단계(202)에서, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 3차원 구강 스캔 데이터로부터 치축을 결정한다. 악궁 라인 생성 시스템(101)은 3차원 구강 스캔 데이터에서 각 치아와 치은 부위를 분리하여 독립된 3차원 객체를 생성하고, 생성된 3차원 객체를 둘러싸는 바운딩 박스를 생성한다.
단계(203)에서, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 CBCT 데이터로부터 치조골 영역과 연관된 정보를 추출한다. 악궁 라인 생성 시스템(101)은 상악 및 하악의 중절치 임상 치은선과 좌측 및 우측 임상 치은선을 포함하는 평면을 추출함으로써 치조골 단면을 획득할 수 있다.
단계(204)에서, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 치조골 영역과 연관된 정보를 이용하여 상기 치축을 수정한다. 악궁 라인 생성 시스템(101)은 각 치아에 대하여 Andrew’s 6Key for normal Occlusion 이론에서 정의한 앵귤레이션 및 토크를 계산한다. 계산된 앵귤레이션 및 토크에 따라 결정된 치축을 수정한다.
구체적으로, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 결정된 치축 및 상기 바운딩 박스를 이용하여 치관의 협면 중심접선을 추출한다. 악궁 라인 생성 시스템(101)은 추출한 FACC가 계산한 앵귤레이션 및 토크에 만족하도록 각 치아의 FACC를 회전한다. 그리고나서, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 회전된 FACC에 따라 각 치아의 치축을 회전함으로써 치축을 수정한다.
단계(205)에서, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 수정된 치축을 이용하여 교정 치료의 기준이 되는 이상적인 악궁 라인을 생성한다. 구체적으로, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 각 치아 마다 치축과 바운딩 박스의 상단면이 만나는 점을 연결하여 악궁 라인을 생성한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 환자의 CBCT 데이터를 통해 얻은 치조골 단면의 예를 도시한 도면이다.
도 3의 (a)는 상악의 치조골 단면을 나타내고, 도 3의 (b)는 하악의 치조골 단면을 나타낸다. 점선(301)은 치아가 매식 되어있는 치조골이 교정 이후의 치아를 수용할 수 있는지 여부를 판단하기 위한 치조골의 치근 위치 가능 영역(root position boundary)을 나타내는 선이다.
일례로, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 도 3의 (a)에 도시된 치조골 단면을 이용하여 상악 치아의 치근이 상악 치조골의 후방 경계부까지 이동 가능함을 결정한다. 또한, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 도 3의 (b)에 도시된 치조골 단면을 이용하여 하악 치아의 치근이 하악 치조골 후방의 후구치 삼각이라는 해부학적 부위 바로 앞까지 이동 가능함을 결정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 환자의 3차원 구강 스캔 데이터를 통해 치축을 결정하는 예를 도시한 도면이다.
도 4의 (a)에서 바운딩 박스(401)에 포함된 3차원 객체는 환자의 3차원 구강 스캔 데이터에서 교정 전의 치관을 분리하여 만들어진 것이다. 도 4의 (a)에서 치축(402)은 치관의 중간 높이에 있는 단면(405)의 중앙과 치근의 중간 높이에 있는 단면(404)의 중앙을 연결함으로써 결정된다.
도 4의 (b)는 대구치에서 치축을 추출한 과정을 도시한 도면이다. 도 4의 (b) 에서도 치관의 중간 높이에 있는 단면의 중앙과 치근의 중간 높이에 있는 단면의 중앙을 연결함으로써 치축(403)이 결정되었다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 환자의 3차원 구강 스캔 데이터를 통해 치관의 협면 중심접선을 추출하는 예를 도시한 도면이다.
도 5의 (a)는 특정 치아에 대응하는 3차원 객체에서 X축(가로)과 높이가 기준인 단면을 도시한 도면이다. 도 5의 (a)는 악궁 라인 생성 시스템(101)을 통해 치축(501)이 결정되었고 FACC(502)와 FA가 추출되었다.
구체적으로, 치은선 및 바운딩박스와 치아 끝 부분이 닿는 부위의 중점이 FA 로 추출된다. 이 때, 치아의 근원심 폭경을 이등분하며 FA 포인트를 지나는 접선이 FACC로 추출된다.
도 5의 (b)는 도 5의 (a)와 동일한 치아에 대응하는 3차원 객체에서 Y축(세로)과 높이가 기준인 단면을 도시한 도면이다. 도 5의 (b)도 악궁 라인 생성 시스템(101)을 통해 치축이 결정되었고 FACC(502)와 FA가 추출되었다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 환자의 CBCT 데이터를 통해 얻은 치조골 단면에 치관의 협면 중심접선의 회전 과정을 도시한 도면이다.
도 6의 (a)는 환자의 CBCT 데이터를 통해 얻은 치조골 단면에서 악궁 라인 생성 시스템(101)에 의해 임상 치은선 중점으로부터 치관 방향으로 각 치아의 임상치관 길이만큼의 선(602)이 회전되기 전 상태이고, 도 6의 (b)는 악궁 라인 생성 시스템(101)에 의해 임상 치은선 중점으로부터 치관 방향으로 각 치아의 임상치관 길이만큼의 선(602)이 회전된 후의 상태이다.
도 6의 (a)에서 치조골 아치 라인(601)은 환자의 CBCT 데이터를 통해 얻은 치조골 단면에서 치조골의 치근 위치 가능 영역의 중앙을 연결함으로써 결정된다.
도 6의 (a)에서 점선(603)은 악궁 라인 생성 시스템(101)에 의해 결정된 치축을 의미할 수 있다. 도 6의(b)에서 회전된 임상 치은선 중점으로부터 치관 방향으로 각 치아의 임상치관 길이만큼의 선(602)은 악궁 라인 생성 시스템(101)이 악궁 라인을 생성하기 위해 치축(603)을 회전시킴에 있어 기준이 될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 각 치아의 앵귤레이션 및 토크에 따라 치관의 협면 중심접선을 회전하는 예를 도시한 도면이다.
악궁 라인 생성 시스템(101)은 Andrew’s 6Key for normal Occlusion 이론에서 정의한 앵귤레이션 및 토크를 계산한다. 구체적으로, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 악궁 라인이 지나는 평면에서 각 치아의 FACC를 순-설 방향의 각도, 근-원심 방향의 각도를 계산함으로써 앵귤레이션 및 토크를 결정할 수 있다. 이 때, 악궁 라인 생성 시스템(101)은 추출한 FACC가 계산한 앵귤레이션 및 토크에 만족하도록 각 치아의 FACC를 회전한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 하악 치아의 교합 평면을 도시한 도면이다.
도 8의 (a)는 악궁 라인 생성 시스템(101)에서 정해진 기준에 따라 결정된 교합평면을 도시한 도면이다. 교합평면은 하악 중절치 근심우각의 중점(802), 좌측 및 우측의 제1대구치 근심협측교두점(801)으로 이루어진 평면으로 결정된다.
도 8의 (b)에서 Occlusal Plane은 교합 평면을 의미하고, Mesiobuccal cusp 36, 46은 좌측 및 우측의 제1대구치를 의미한다. 악궁 라인 생성 시스템(101)에 의해 결정된 교합 평면의 위치는 도 8의 (b)의 인터페이스를 통해 조정될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 환자의 3차원 구강 스캔 데이터에서 각 치아의 기준점을 표시한 도면이다.
도 9의 (a)는 구치부에서 근심협측교두정을 기준으로 정해진 기준점을 도시한 도면이다. 또한, 도 9의 (b)는 전치부에서 견치-교두정, 절치-절단연중점을 기준으로 정해진 기준점을 도시한 도면이다. 악궁 라인 생성 시스템(101)은 각각의 치아에 대한 바운딩 박스를 생성한 후 기준점을 추출한다. 기준점은 악궁 라인 생성 이후 치아 배열에서 악궁에 대한 치아의 기준이 되는 점이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 교정을 위한 이상적인 악궁 라인을 도시한 도면이다.
도 10은 악궁 라인 생성 시스템(101)에 의하여 이상적인 악궁 라인(1001, 1002)을 도시한 도면이다. 악궁 라인 생성 시스템(101)은 회전된 치축과 바운딩 박스의 상단면이 만나는 점을 연결하여 악궁 라인을 생성한다.
도 10의 (a)는 환자의 상악 치아 상태에 따라 악궁 라인 생성 시스템(101)이 생성한 이상적인 악궁 라인(1001)을 도시한 도면이다. 도 10의 (b)는 환자의 하악 치아 상태에 따라 악궁 라인 생성 시스템(101)이 생성한 이상적인 악궁 라인(1002)을 도시한 도면이다.
한편, 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성되어 마그네틱 저장매체, 광학적 판독매체, 디지털 저장매체 등 다양한 기록 매체로도 구현될 수 있다.
본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 정보 캐리어, 예를 들어 기계 판독가능 저장 장치(컴퓨터 판독가능 매체) 또는 전파 신호에서 유형적으로 구체화된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.
컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 장치들, 예를 들어 자기, 자기-광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 장치들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.
또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체 및 전송매체를 모두 포함할 수 있다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
101: 악궁 라인 생성 시스템

Claims (14)

  1. 환자의 3차원 구강 스캔 데이터 및 CBCT(Cone Beam Computed Tomography) 데이터를 이용하여 각 치아에 바운딩 박스(Bounding box)를 생성하는 단계;
    상기 3차원 구강 스캔 데이터로부터 치축을 결정하는 단계;
    상기 CBCT 데이터로부터 치관 및 치근을 추출하는 단계;
    상기 치관 및 치근을 이용하여 상기 치축을 수정하는 단계; 및
    상기 수정된 치축을 이용하여 교정 치료의 기준이 되는 이상적인 악궁 라인을 생성하는 단계
    를 포함하는 악궁 라인 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바운딩 박스를 생성하는 단계는,
    상기 3차원 구강 스캔 데이터에서 환자의 치아에 대응하는 3차원 객체를 생성하고, 상기 3차원 객체 및 CBCT 데이터에서 추출한 치근을 병합하여 상기 치아를 둘러싸는 바운딩 박스를 생성하는 악궁 라인 생성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바운딩 박스를 생성하고 치축을 결정하는 단계는,
    상기 3차원 구강 스캔 데이터에서 치관의 중간 높이에 있는 단면의 중앙과 치근의 중간 높이에 있는 단면의 중앙을 연결한 선을 각 치아의 치축으로 결정하는 악궁 라인 생성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 치축을 수정하는 단계는,
    상기 치관 및 치근을 이용하여 상기 치아의 앵귤레이션(Angulation) 및 토크(Torque)를 계산하는 단계; 및
    상기 앵귤레이션 및 토크에 따라 상기 치축을 회전하는 단계를 포함하는 악궁 라인 생성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 치축을 수정하는 단계는,
    상기 결정된 치축 및 상기 바운딩 박스를 이용하여 치관의 협면 중심접선을 추출하는 단계; 및
    상기 치관의 협면 중심접선 및 상기 치관 및 치근을 이용하여 상기 치축을 회전하는 단계를 포함하는 악궁 라인 생성 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 치축을 회전하는 단계는,
    상기 치관 및 치근을 이용하여 상기 치아의 앵귤레이션(Angulation) 및 토크(Torque)를 계산하는 단계; 및
    상기 앵귤레이션 및 토크에 따라 상기 협면 중심접선을 회전하고, 상기 회전된 협면 중심접선에 따라 상기 치축을 회전하는 단계를 포함하는 악궁 라인 생성 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 악궁 라인을 생성하는 단계는,
    상기 수정된 치축과 상기 바운딩 박스의 상단면이 만나는 점을 연결하여 악궁 라인을 생성하는, 악궁 라인 생성 방법.
  8. 교정 치료를 위한 이상적인 악궁 라인을 생성하는 시스템은 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는
    환자의 3차원 구강 스캔 데이터 및 CBCT(Cone Beam Computed Tomography) 데이터를 이용하여 각 치아에 바운딩 박스(Bounding box)를 생성하고, 상기 3차원 구강 스캔 데이터로부터 치축을 결정하고, 상기 CBCT 데이터로부터 치관 및 치근을 추출하고, 상기 치관 및 치근을 이용하여 상기 치축을 수정하고, 상기 수정된 치축을 이용하여 교정 치료의 기준이 되는 이상적인 악궁 라인을 생성하는
    악궁 라인 생성 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 3차원 구강 스캔 데이터에서 환자의 치아에 대응하는 3차원 객체를 생성하고, 상기 3차원 객체 및 CBCT 데이터에서 추출한 치근 데이터를 병합하여 상기 치아를 둘러싸는 바운딩 박스를 생성하는 악궁 라인 생성 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 3차원 구강 스캔 데이터에서 치관의 중간 높이에 있는 단면의 중앙과 치근의 중간 높이에 있는 단면의 중앙을 연결한 선을 각 치아의 치축으로 결정하는 악궁 라인 생성 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 치관 및 치근을 이용하여 상기 치아의 앵귤레이션(Angulation) 및 토크(Torque)를 계산하고, 상기 앵귤레이션 및 토크에 따라 상기 치축을 회전하는 악궁 라인 생성 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 결정된 치축 및 상기 바운딩 박스를 이용하여 치관의 협면 중심접선을 추출하고, 상기 치관의 협면 중심접선 및 상기 치관 및 치근을 이용하여 상기 치축을 회전하는 악궁 라인 생성 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 치관 및 치근을 이용하여 상기 치아의 앵귤레이션(Angulation) 및 토크(Torque)를 계산하고, 상기 앵귤레이션 및 토크에 따라 상기 협면 중심접선을 회전하고, 상기 회전된 협면 중심접선에 따라 상기 치축을 회전하는 악궁 라인 생성 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 수정된 치축과 상기 바운딩 박스의 상단면이 만나는 점을 연결하여 악궁 라인을 생성하는 악궁 라인 생성 시스템.
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